- 111 -

GEOGRAPHIA CASSOVIENSIS XI 2/2017

Analýza obsahu ťažkých kovov v Slovinskom potokuv Strednospišskej zaťaženej oblasti

Pavel HRONČEK, Vladimír ČECH, Juliana KROKUSOVÁ, Lenka DEMKOVÁ

Analysis of heavy metal content in Slovinský potok brook in Strednospišská burdened areaAbstract: Strednospišská environmentally-burdened area represents the traditional min-ing and industrial area of Eastern Slovakia. These activities had and still have (after theclosure all industrial and mining plants) negative impact on all landscape components,including water net. The aim of our work was to analyze the heavy metal content in theSlovinský potok brook based on the analysis of samples taken in four different years.Atomic emission spectrometry and atomic absorption spectrometry were used in labora-tory. We processed these results by modern statistical methods in the program of R stu-dio. The total content of heavy metals, after the closure of mining and processing plantsin the water catchment area, decreased with the exception of two anomalies. Extremelyhigh above limit value of arsenic at site 1 in all years is the result of a combination ofanthropogenic activity and geochemical origin. Also, no correlation between arsenicand other observed toxic elements has been demonstrated, indicating its specific posi-tion. The results of the work complement the mosaic of analyses of water streams load-ings of the Strednospišská burdened area with heavy metals. This extends the infor-mation about the burden on each landscape component in the area.

Keywords: Strednospišská burdened area, Slovinský potok brook, heavy metals, miningactivity

ÚvodS problematikou sledovania obsahu ťažkých kovov v environmentálne zaťažených oblas-

tiach vplyvom banskej a následnej úpravárenskej činnosti je možné sa stretnúť v mnohýchprácach z celosvetového, európskeho i slovenského priestoru. Ide pritom o výskumy z oblas-tí, kde takéto antropogénne aktivity ešte stále prebiehajú, ale viacero prác sa zaoberá vý-skumom v územiach, kde aktívna prevádzka ťažobných a priemyselných kapacít ustala, nozaťaženie jednotlivých zložiek krajiny je predpokladané aj po ich ukončení. Na území Slo-venskej republiky je jednou z takých oblastí Stredný Spiš, ktorý je príkladom environmentál-ne zaťaženého územia vplyvom dlhoročnej ťažobnej a priemyselnej činnosti, ktorá bola užukončená.

Strednospišská environmentálne zaťažená oblasť (známa z environmentálnej regionalizá-cie Slovenska aj ako Rudniansko-gelnická oblasť, alebo Spišský región s Rudnianskymokrskom) predstavuje tradičnú banskú a priemyselnú oblasť východného Slovenska (Obr. 1).Oblasť má rozlohu 357 km2 a žije tu 52 000 obyvateľov. Nachádzajú sa tu bohaté zásobynerastných surovín, predovšetkým medenej a železnej rudy. Rozvoj baníctva mal strategickývýznam pre rozvoj celého regiónu. Najväčší rozmach zaznamenalo baníctvo v 70. a 80. ro-koch minulého storočia. Po roku 1989 sa začalo v regióne s útlmom ťažobného a hutníckehopriemyslu. Za medzník sa považuje rok 1993, kedy v dôsledku čiastočného vyčerpania zásoba nerentabilnosti ťažby došlo v Rudňanoch a Slovinkách k zastaveniu ťažby a odstaveniukritických prevádzok, ktoré sa najviac podieľali na znečistení životného prostredia. Samotnáťažba, ale aj jej ukončenie znamenali dopad na krajinu a ľudí, čo v nej žijú. Počas prevádzky

- 112 -

baní to bol negatívny vplyv na všetky zložky krajiny, zdravie ľudí, no predovšetkým baní-kov. Zastavenie ťažby znamenalo stratu zamestnania a sociálnu neistotu pre veľké množstvorodín nezamestnaných baníkov.

Aj v súčasnosti viac ako 24 rokov po ukončení ťažby, môžeme stále vnímať negatívnedôsledky ťažby a spracovania suroviny v krajine, najmä okolia Krompách, Rudnian, Slovi-niek a Poráča. Vplyv banskej činnosti na krajinu a jej zložky predstavuje komplexný prob-lém. Ťažba nerastných surovín zanechala nezvratné zmeny pod zemou, aj na povrchu. Najednej strane ide o čiastočne nezvratné zmeny reliéfu v podobe banských antropogénnychforiem – poddolované územia, závaly, haldy a odkaliská. Ich rekultivácia je veľmi náročná.Na strane druhej ide o kontamináciu všetkých zložiek prostredia ťažkými kovmi (Demkováet al. 2017). V okolí Rudnian ide o vysoké obsahy ťažkých kovov – Hg, Cu, Cd, Pb, Sb (Ár-vay et al. 2017). Odhaduje sa, že len za 60 rokov prevádzky starého závodu na tepelné spra-covanie rúd uniklo do ovzdušia niekoľko tisíc ton Hg prevažne v kovovej forme. Z novéhozávodu sa dostalo do ovzdušia a následne do pôdy cca 142 ton kovovej Hg. Okolie Krom-pách a Sloviniek bolo zase kontaminované najmä As, Cu a Zn.

Obr. 1. Poloha Strednospišskej environmentálne zaťaženej oblasti

Jedným z prvkov v krajine, vykazujúcim stopy po environmentálnom zaťažení sú vodnétoky a plochy. Aj v priestore Slovenska existuje pomerne pestré penzum prác, venovanýchtejto oblasti – napr. na modelovanie priestorovej distribúcie environmentálnych premennýchna vodných plochách pri výskume montánnej krajiny boli zamerané napr. práce Kubinskéhoet al. (2014, 2015), podobného charakteru sú aj práce Lepešku (2010, 2013, 2016). Analýzouobsahu vybraných ťažkých kovov na haldových plochách, podobných aké sa nachádzajúv povodí Slovinského potoka sa napr. zaoberá Andráš et al. (2013) a Franková et al. (2012).Potrebné je spomenúť aj práce pojednávajúce o danej problematike v priebehu histórie, napr.Jesenský (2016).

- 113 -

V priestore Strednospišskej zaťaženej oblasti sú rieka Hornád a jej najväčšie prítoky(Rudniansky potok, Slovinský potok a Smolník) znečistené v dôsledku dlhoročnej banskeja úpravárenskej činnosti (Angelovičová a Fazekašová 2014). Prejavuje sa to ich dlhodo-bým zaťažením ťažkými kovmi. Kvalita vody v skupine mikropolutantov sa vďaka ukon-čeniu banskej činnosti v regióne výrazne nemení, čo naznačuje nezvyšovanie obsahu ťaž-kých kovov. Avšak koncentrácie ťažkých kovov – Al, Ba, Cu, Hg, Zn vo vodných tokochv uvedenej oblasti sú ešte vždy veľké.

Najvýznamnejšími pretrvávajúcimi negatívnymi environmentálnymi vplyvmi v týchtolokalitách sú nestabilita horninového masívu spôsobujúca závaly nad vydobytýmipriestormi a banskými dielami a kontaminácia povrchových tokov výtokmi banských vôd,priesakmi z háld a odkalísk. Drenážnym účinkom banských diel dochádza k odvodňovaniuhorninových komplexov a vzniku sústredených výtokov banských vôd na povrch. Ichchemické zloženie často negatívne ovplyvňuje kvalitu povrchových tokov. Pozostatkomťažby sú akumulácie veľkého množstva zostatkových materiálov s obsahom kontaminan-tov na haldách a odkaliskách a s tým súvisiaca kontaminácia povrchových a podzemnýchvôd (Demková et al. 2017).

Voda vytekajúca z banských diel je kontaminovaná vysokými obsahmi ťažkých kovova spôsobuje napr. úhyn rýb (Neetu et al. 2016). Vznik a úprava kyslých banských vôd(AMD – acid mine drainage) je jedným z najväčších environmentálnych problémov týka-júcich sa banskej a úpravárenskej činnosti v celosvetovom meradle (Singovszka et al.2017). Ložiská sulfidických minerálov predstavujú počas ťažby, najmä po uzatvorení baní,potenciálne „prírodné bioreaktory“ produkujúce AMD, ktoré fungujú na princípe biogén-nej katalýzy chemickej oxidácie primárnych aj sekundárnych sulfidických minerálov.Vznik kyslých banských vôd interakciou pyritu s vodou a/alebo kyslíkom je hlavnýmzdrojom zhoršenia kvality vôd v rudných a banských regiónoch (Bálintová et al. 2009).

Aj napriek ukončenej ťažbe sú jednotlivé banské lokality v regióne stredného Spišav pravidelných intervaloch monitorované a výsledky monitoringu sú každoročne uvedenév Správe o stave životného prostredia SR. Podrobnejšie výskumy sú zamerané na vplyvťažby nerastných surovín na jednotlivé zložky životného prostredia (Hudáček et al. 2000,Bajtoš a Záhorová 2007, Liščák et al. 2011). Veľmi prínosné sú výskumy zamerané nageologické a chemické hodnotenie odkalísk a ich vplyv na kvalitu povrchových a podzem-ných vôd (Hudáček 1998, Čech et al. 2011, Petrák et al. 2011, Šottník et al. 2011, Jurkovičet al. 2012, Kučerová et al. 2013, Tóth et al. 2013, Čech a Krokusová 2017).

Cieľom našej práce bola analýza obsahu ťažkých kovov v Slovinskom potoku na zá-klade rozboru odobraných vzoriek v štyroch rôznych rokoch a spracovanie týchto výsled-kov štatistickými metódami. Sekundárnym cieľom práce bola ich komparácia s podobnýmianalýzami, ktoré boli realizované na iných vodných tokoch v Strednospišskej zaťaženejoblasti ako aj komparácia s obdobím aktívnej prevádzky banských a úpravárenských za-riadení v povodí Slovinského potoka (rok 1986).

Pre potreby spracovania a dosiahnutia cieľa tejto práce sme identifikovali 5 výskum-ných otázok (hypotéz), ktoré sú v diskusnej časti verifikované. Prvou je predpoklad, žeobsah ťažkých kovov nameraný roku 1986 (počas aktívnej banskej činnosti) bude vyššíako v rokoch 2010, 2011 a 2013, teda po ukončení tejto činnosti. Komparácia obsahu ťaž-kých kovov na tých istých odberných miestach so stavom počas aktívnej prevádzky banínebola zatiaľ riešená v rámci povodia Slovinského potoka. Druhou hypotézou je predpo-klad, že najvyššie hodnoty obsahu ťažkých kovov budú vo všetkých rokoch namerané nalokalite 1 (výtok banských vôd do Slovinského potoka), keďže ide o najväčší zdroj konta-minantov v povodí. S podobnou hypotézou sme sa zatiaľ v prácach z uvedenej zaťaženejoblasti nestretli. Treťou hypotézou je predpoklad, že z hľadiska konkrétnych ťažkých ko-

- 114 -

vov budú mať najväčšie zastúpenie As a Cu, ktoré sú na základe viacerých štúdií domi-nantnými prvkami, zaťažujúcimi jednotlivé zložky krajiny v povodí Slovinského potoka.Výberom tejto hypotézy sme sa snažili potvrdiť výsledky viacerých prác iných autorovz oblasti Strednospišskej zaťaženej oblasti. Ďalšou hypotézou je predpoklad, že obsahtoxických prvkov v Slovinskom potoku bude v porovnaní s inými tokmi Strednospišskejoblasti – Smolník a Rudniansky potok (Bálintová et al. 2009, Angelovičová a Fazekašová2014) nižší, keďže aj počet zdrojov kontaminácie ako aj úroveň ich aktivity je v povodíSlovinského potoka nižšia. Výber tejto hypotézy bol podmienený existenciou podobnýchprác na iných vodných tokoch v Strednospišskej zaťaženej oblasti a snahou o komparáciutýchto výsledkov. Poslednou hypotézou je predpoklad, že pri štatistickom hodnotení (Spe-armanov korelačný koeficient, klastrová analýza) vzťahov medzi vybranými toxickýmiprvkami, ktoré poukazujú na ich podobný/odlišný pôvod bude mať arzén v skupine hodno-tených prvkov špecifické postavenie (napr. nebude s ostatnými kovmi signifikantne kore-lovať). Túto hypotézu sme stanovili na základe skutočnosti, že uvedené štatistické postupyešte neboli pri hodnotení zaťaženia Slovinského potoka ťažkými kovmi použité.

MetodikaV prvej fáze sme sa sústredili na zber a spracovanie údajov týkajúcich sa hodnotenej

problematiky. Zdrojom informácii nám boli predovšetkým Správy o stave životného prostre-dia v Slovenskej republike v jednotlivých rokoch, čiastkové monitorovacie správy vydávanéMinisterstvom ŽP SR a Geologickým ústavom Dionýza Štúra a vedecké štúdie.

Prípravná fáza terénneho výskumu bola zameraná na vhodný výber odberových miest aurčenie techniky odberu a výber skúmaných kovov. Pri odbere vzoriek vôd sme sa riadilimetodikou uvedenou v STN EN ISO 5667-6: Kvalita vody. Odber vzoriek. Časť 6: Pokynyna odber vzoriek z riek a potokov. Túto normu sme použili, spoločne s ISO 5667-1, ISO5667-2 a ISO 5667-3, ktoré sa zaoberajú návrhmi programov odberu vzoriek, technikamiodberu, konzerváciou vzoriek a manipuláciou s nimi.

Počas terénnej fázy výskumu boli odobraté vzorky vody Slovinského potoka v piatichodberových miestach, ktoré sme si vytypovali v prípravnej fáze. Rozbor vzoriek bol vykona-ný v akreditovanom skúšobnom laboratóriu MŽP SR pre geológiu a ŽP – Štátny geologickýústav Dionýza Štúra – Geoanalytické laboratórium Spišská Nová Ves, podľa STN ENISO/IEC 17025:2005. Pri rozbore boli použité tieto akreditované skúšky – atómová emisnáspektrometria a atómová absorpčná spektrometria. Kontrola správnosti laboratórnych techníkv laboratóriu je okrem internej kontroly pravidelne zabezpečovaná systémom externej kon-troly formou medzilaboratórnych porovnávacích skúšok s úspešnosťou viac ako 90 %z celého rozsahu pre všetky typy vôd. Jednotlivé odberové miesta boli zameriavané prenos-ným GPS v súradnicovom systéme WGS 84 a prepočítavané do systému JTSK.

V záverečnej fáze prebehlo spracovanie a analýza prevzatých a nových údajov, ich ná-sledná komparácia a sumarizácia výsledkov. Všetky štatistické operácie boli realizovanév štatistickom programe R (R core team 2012), v užívateľskom rozhraní R studio. Za účelomzistenia vzťahov medzi kovmi bol vypočítaný korelačný koeficient. Pomocou klastrovejanalýzy boli vytvorené skupiny ťažkých kovov na základe podobnosti. Jednofaktorová ana-lýza rozptylu spolu s Tukeho testom bola využitá pri testovaní rozdielov v koncentráciáchťažkých kovov medzi hodnotenými odbernými miestami na hladine významnosti P<0.05 aP<0.01. Štatistické dáta boli pred analýzou logaritmicky transformované. Pri záverečnomhodnotení boli použité aj grafické a digitalizačné metódy (využitie GIS produktu ArcViewverzia 3.2x a podporných nadstavieb – X-Tools a ImageWarp).

- 115 -

Vymedzenie a charakteristika povodia Slovinského potokaPodľa hydrologického členenia patrí oblasť Slovinského potoka do čiastkového povodia

4-32 Hornád a základného povodia 4-32-01 Hornád pod Hnilec (Obr. 2). Podľa typu režimuodtoku (Šimo a Zaťko 1980) patrí do stredohorskej oblasti so snehovo-dažďovým typomrežimu odtoku (akumulácia: XI-II, vysoká vodnosť: III-V, Qmax.: IV, Qmin.: I-II, IX-X,s mierne výrazným podružným zvýšením vodnosti koncom jesene a začiatkom zimy).

Obr. 2. Strednospišská zaťažená oblasť a skúmané územie v rámci povodia Slovinského potoka

Slovinský potok pramení v nadmorskej výške 1050 m n. m. na východnom svahu masívuBukovca (1128 m n. m.), najvyššieho bodu Hnileckých vrchov. Plocha povodia Slovinskéhopotoka dosahuje 78,59 km². Vodný tok je autochtónneho typu, od prameňa tečie najprv sme-rom na východ, v centre intravilánu obce Slovinky sa otáča na severovýchod a pokračuje domesta Krompachy, kde v nadmorskej výške 367 m n. m. ústí do Hornádu. Na celej svojejdĺžke 16,1 km priberá prevažne krátke, málo výdatné prítoky bočných svahových dolín.Najvýznamnejším ľavostranným prítokom je v centre intravilánu Sloviniek Poráčsky potok.V intraviláne mesta Krompachy bol potok z časti umelo preložený v prvej polovici 20. storo-čia a zregulovaný kamennou dlažbou.

Riečna sieť Slovinského potoka je odrazom geologických, geomorfologických a klima-tických pomerov v povodí. Jej vlastnosti determinujú odtokové pomery v povodí (základnécharakteristiky riečnej siete sú uvedené v tabuľke 1). Popri ploche povodia je dôležitýmparametrom, ktorý charakterizuje usporiadanie riečnej siete, tzv. fiktívna šírka povodia (ale-bo vyvinutosť riečnej siete), ktorá sa vyráta ako pomer plochy povodia a dĺžky povodia.V tomto prípade má hodnotu 4,88. Tvar povodia sa vyráta ako pomer fiktívnej dĺžky povodiaa dĺžky údolia. Táto hodnota je pre územie Slovinského potoka 0,3 čo poukazuje na pomernepretiahnuté povodie s menšou zbernou plochou. Ďalšími dôležitými parametrami povodia sú

- 116 -

výškové a sklonitostné pomery povodia. Nadmorská výška rozhoduje o veľkosti a rozdelenízrážok, teplote vzduchu a pod. Sklon ovplyvňuje pomer odtečenej vody, veľkosť zásobv povodí, rýchlosť povrchového odtoku a pod. (jednotlivé parametre sú uvedené v tabuľke2). Najvhodnejšími ukazovateľmi bilancie povodia Slovinského potoka je priemerný odtokz plochy povodia a zrážky, ktoré tento odtok spôsobili (Tab. 3). Z ďalších charakteristík súv tabuľke 3 uvedené: odtokový koeficient φ (podiel výšky odtoku vody a výšky príslušnýchzrážok spôsobujúcich tento odtok), špecifický odtok qª (objem odtoku vody z jednotky plo-chy povodia za jednotku času) a priemerný prietok Qa, ktorý udáva celkový potenciál po-vrchového odtoku. Vodomerná stanica na Slovinskom potoku sa nachádza v katastrálnomúzemí mesta Krompachy, 500 m od jeho ústia do Hornádu v nadmorskej výške 367,5 m n. m.Dlhodobé priemerné mesačné prietoky sú základnou režimovou charakteristikou vodnostiv priebehu roka. V tabuľke 4 sú uvedené dlhodobé priemerné mesačné prietoky a ročnýprietok za obdobie 1931 – 1980. Vysoké prietoky sú od marca do mája, čo svedčí o značnompodiele odtoku z topiaceho sa snehu. Veľmi výrazné sú minimá na toku v januári a v sep-tembri a októbri, kedy ukazovatele klesajú na 49 – 57 % celoročného priemeru.

Tab. 1. Charakteristiky povodia Slovinského potokatok

profilplocha povodia

v km² (A)dĺžka údolia v km

(L)vyvinutosť riečnej

siete (A.L-1)charakteristika tvaru

povodia (A.L-2)

Slovinský potok 78,59 16,1 4,88 0,3

Zdroj: Lehotský et al. 2002

Tab.2. Výškové a sklonitostné pomery povodia Slovinského potoka

tokprofil

plochapovodiav km² (A)

dĺžkaúdolia

v km (L)

najvyššíbod

povodiav m n. m.

výškaprameňav m n. m.

najnižšíbod

povodiav m n. m.

spád v m sklonv %

Slovinskýpotok 78,59 16,1 1127 1050 367 683 4,24

Zdroj: Lehotský et al. 2002

Tab.3. Bilančné charakteristiky povodia Slovinského potoka v Krompachoch za obdobie1931-1980

tokprofil

plochapovodiav km² (A)

zrážky vmm

odtok vmm

rozdielv mm

odtokovýkoeficient φ

špecifický odtokqª v l.s-1.km-2

priemernýprietok Qa

v m3s-1

Slovinský potok 78,5 855 197 658 0,23 6,23 0,49

Zdroj: Lehotský et al. 2002

Tab.4. Dlhodobé priemerné mesačné prietoky a ročný prietok v m³.s-1 v Krompachoch zaobdobie 1931-1980

tok XI. XII. I. II. III. IV. V. VI. VII. VIII. IX. X. RokSlovinský

potok 0,44 0,33 0,24 0,30 0,71 0,99 0,72 0,6 0,53 0,43 0,28 0,27 0,49

Zdroj: Lehotský et al. 2002

- 117 -

VýsledkyHodnoty ťažkých kovov stanovené na 5 hodnotených lokalitách (Tab. 5) počas 4 rôznych

rokov sú uvedené v Tabuľke 6. Hodnoty Cd, Ni, Cr a Co na všetkých hodnotených miestachpočas celej doby výskumu neprekračovali limitnú hodnotu. Hodnoty Cu, Pb a Fe prekračovalipovolený limit iba v roku 2011 a iba na lokalite č. 3. V roku 2011 bola pôdav okolí odbernej lokality č. 3 narušená z dôvodou ťažby dreva, čo spôsobilo uvoľnenie ťažkýchkovov z háld umiestnených v okolí tejto lokality (Angelovičová a Fazekašová 2014).

Extrémne vysoká a nadlimitná hodnota As bola zistená vo všetkých hodnotených rokochna lokalite č. 1. Limit prekračujúce hodnoty arzénu boli zistené v rokoch 2011 a 2013 nalokalitách č. 4 a č. 5. Vysoké obsahy arzénu nemusia byť nevyhnutne spojené s banskoučinnosťou v regióne. Hronec et al. (1992) zistili, že stúpajúce hodnoty arzénu na územístredného Spiša môžu mať geochemický pôvod. Pri porovnaní priemerných obsahov ťažkýchkovov (priemerná hodnota zo všetkých odberných miest) medzi rokmi 1986 a 2013 bolozistené, že hodnoty Cu, As, Cd, Ni, Fe a Co klesli 1.6; 1.35; 1.16; 3.1; 5.2 a 3 krát, v tomtoporadí. Priemerná hodnota Pb sa medzi týmito rokmi zvýšila 1.16 krát.

Tab. 5. Parametre odberových miest

Obr. 3. Poloha odberových miest na Slovinskom potoku

odberové miesto 1 2 3 4 5nadmorská výška 449 m n. m. 527 m n. m. 558 m n. m. 382 m n. m. 357 m n. m.zemepisná šírka 48° 52' 961" 48° 51' 803" 48° 51' 397" 48° 54' 741" 48° 55' 201"zemepisná dĺžka 20° 51' 038" 20° 49' 163" 20° 48' 402" 20° 52' 425" 20° 52' 236"

popis miesta výtok z bane baňa Dorotea nad vodárňou Lorencovaulica

sútok Slovinskéhopotoka a Hornádu

- 118 -

Tab. 6. Hodnoty ťažkých kovov stanovené na 5 odberových miestach Slovinského potokapočas 4 rokov

rok hodnotenálokalita

Cu[µg/l]

As[µg/l]

Cd[µg/l]

Pb[µg/l]

Ni[µg/l]

Cr[µg/l]

Fe[mg/l]

Co[µg/l]

1986

1

14 251 0.3 5 7 2 0.57 7

2010 0,5 176 0.3 5 2 2 0.19 3

2011 4 237 0.3 16 2 2 0.634 2

2013 2 168 0.5 9 2 2 0.104 2

1986

2

10 12 0.4 5 13 2 0.6 7

2010 3 3 0.3 5 2 2 0.059 2

2011 6 3 0.3 5 2 2 0.06 2

2013 3 1 0.3 5 2 2 0.02 2

1986

3

2 2 0.3 5 2 2 0.03 2

2010 2 1 0.3 5 2 2 0.067 2

2011 148 2 1.2 95 3 2 6.56 2

2013 4 1 0.3 5 2 2 0.013 2

1986

4

2 16 0.3 5 6 2 0.08 3

2010 3 14 0.3 5 2 2 0.092 3

2011 7 33 0.3 5 2 2 0.085 2

2013 4 26 0.3 5 2 2 0.057 2

1986

5

2 21 0.8 5 3 2 0.04 11

2010 4 14 0.4 5 2 2 0.103 2

2011 5 26 0.3 5 2 2 0.1 2

2013 5 27 0.4 5 2 2 0.049 2limitnáhodnota* 20 20 1.5 20 20 10 2 5

*Zákon č. 269/2010 Z.z.Bolo niekoľkokrát preukázané, že signifikantná pozitívna korelácia medzi ťažkými kov-

mi indikuje ich rovnaký pôvod (Yi et al. 2011, Li et al. 2008). Arzén signifikantne pozitívnekoreloval len s Fe na hladine významnosti P<0.05. Cd, Pb, Ni a Cr medzi sebou navzájomsignifikantne pozitívne korelovali. Fe korelovalo so všetkými sledovanými kovmi s výnim-kou Cd a Cr. Signifikantná pozitívna závislosť bola zistená medzi Co-Pb (p<0.01) a Co-Nihladine významnosti P<0.01. Ako bolo vyššie uvedené, je náročné rozoznať či pôvod arzénuje geochemického alebo antropogénneho pôvodu. Navyše, podľa klastrovej analýzy boliťažké kovy rozdelené do troch skupín (Obr. 4), kde jedna skupina zahŕňala iba arzén, čoindikuje, že jeho vzťah s ostatnými kovmi je odlišný. Podľa štúdie zameranej na hodnoteniekontaminácie pôdy v strednospišskej oblasti nebola preukázaná žiadna korelačná závislosťmedzi arzénom a ostatnými sledovanými toxickými prvkami, čo opäť poukazuje na jehošpecifické postavenie (Demková et al. 2017).

- 119 -

Tab. 7. Korelačné závislosti medzi hodnotenými ťažkými kovmiAs Cd Pb Ni Cr Fe Co

Cu 0.08 0.29 0.30 0.40 0.33 0.43* 0.01As 0.05 0.16 0.07 0.03 0.44* 0.27Cd 0.55* 0.50* 0.44* 0.37 0.07Pb 0.48* 0.48* 0.63* 0.79**Ni 0.46* 0.46* 0.53*Cr 0.33 0.30Fe 0.31

*p<0.05; **p<0.01

Jednofaktorová analýza rozptylu bola použitá za účelom zistenia rozdielov v hodnotáchťažkých kovov medzi hodnotenými lokalitami. Výsledky sú uvedené v tabuľke 8. Podľavýsledkov je zrejmé, že hodnoty toxických prvkov medzi jednotlivými odbernými lokalitamineboli signifikantne odlišné, teda môžeme konštatovať, že miera znečistenia je na celomhodnotenom toku podobná. Preukázané boli signifikantné rozdiely v obsahu arzénu, a tomedzi všetkými hodnotenými lokalitami. Využitím Tukeyho testu bolo zistené, že hodnotyarzénu na lokalite č. 1 boli významne vyššie v porovnaní s ostatnými lokalitami.

Obr. 4. Klastrová analýza ťažkých kovov stanovených vo vzorkách vody

Tab. 8. Výsledky jednofaktorovej analýzy rozptylu znázorňujúce rozdiel v hodnotách ťažkýchkovov medzi hodnotenými lokalitami

faktor Df F-hodnota p-hodnotaCu

hodnotená lokalita

4 0.886 0.49As 4 0.893 5.76e-10 ***

Cd 4 0.743 0.57Pb 4 0.932 0.47Ni 4 0.512 0.72Cr 4 1 0.43Fe 4 0.851 0.51Co 4 0.473 0.75

***p<0.001

- 120 -

DiskusiaPrvou stanovenou hypotézou bol predpoklad, že obsah ťažkých kovov nameraný na piatich

odberných miestach na Slovinskom potoku bude v roku 1986, teda počas aktívnej prevádzkybanských a spracovateľských kapacít, vyšší ako v rokoch 2010, 2011 a 2013, teda viac ako17 rokov po vyťažení posledného vagónu s rudou z bane a po útlme aj hutníckej činnostiv povodí Slovinského potoka. Tento predpoklad sa v prevažnej miere potvrdil na lokalitách1, 2, 3, čo poukazuje na kumulatívny efekt obsahu ťažkých kovov vo vodnom toku vplyvomantropogénnej činnosti a geochemického pôvodu. Anomálie boli namerané v prípade Cu, Pb aFe v roku 2011 v relatívne zachovanom lesnom prostredí na lokalite Nad vodárňou (lokalita 3).Enormné zvýšenie hodnoty týchto prvkov v tejto lokalite pripisujeme najmä začiatku rozsiahlejlesohospodárskej činnosti nad touto lokalitou a zdokumentovanému pohybu mechanizmovv blízkosti ako aj priamo vo vodnom toku Slovinského potoka, čo zrejme obnažilo aj skalnýpodklad a spôsobilo vyplavenie materiálu s neďalekých háld. Na lokalitách 4 a 5, na dolnomtoku Slovinského potoka v intraviláne mesta Krompachy bol obsah Cu, As, Fe v rokoch 2010,2011 a 2013 vyšší ako v roku 1986. Tento stav je spôsobený antropogénnou činnosťou človeka(vznikom divokých skládok odpadu v blízkosti vodného toku, úpravou brehov) a eróziou avyplavovaním materiálu s háld a násypov v povodí nad lokalitami 4 a 5.

Druhou hypotézou bol predpoklad, že najvyššie hodnoty obsahu ťažkých kovov budú vovšetkých rokoch namerané na lokalite 1 (výtok banských vôd do Slovinského potoka), keďžeide o najväčší zdroj kontaminantov v povodí. Tento predpoklad sa v plnej miere potvrdils výnimkou spomínanej anomálie v prípade Cu, Pb a Fe v roku 2011 na lokalite 3. Výtokbanských vôd na povrch tak predstavuje výrazný kontaminačný faktor pre povrchové vodnétoky aj po útlme banskej činnosti. Vznik kyslých banských vôd interakciou pyritu s vodoua/alebo kyslíkom je hlavným zdrojom zhoršenia kvality vôd v rudných a banských regiónoch(Bálintová et al. 2009).

Treťou hypotézou bol predpoklad, že z hľadiska konkrétnych ťažkých kovov budú maťnajväčšie zastúpenie As a Cu, ktoré sú na základe viacerých štúdií dominantnými prvkami,zaťažujúcimi jednotlivé zložky krajiny v povodí Slovinského potoka. Tento predpoklad sav plnej miere potvrdil na všetkých sledovaných lokalitách, čo poukazuje jednak na geochemic-ký pôvod a jednak na dominantné zastúpenie týchto prvkov v haldách, vyplývajúce zo zrudne-nia horninových komplexov s obsahom týchto prvkov. As a Cu boli vo výraznej miere počasaktívnej prevádzky vedľajšími produktmi spracovateľského priemyslu pri výrobe medi, unika-júcimi do ovzdušia, vôd a pôdy z továrenských prevádzok (Krokusová et al. 2013).

Štvrtou hypotézou bol predpoklad, že obsah toxických prvkov v Slovinskom potoku budev porovnaní s inými tokmi Strednospišskej oblasti – Smolník a Rudniansky potok (Bálintováet al. 2009, Angelovičová a Fazekašová 2014) nižší, keďže aj počet zdrojov kontaminácieako aj úroveň ich aktivity je v povodí Slovinského potoka nižšia. Tento predpoklad sa námpotvrdil v prípade jednej lokality potoka Smolník (Bálintová et al. 2009). S výnimkou As súhodnoty väčšiny ostatných prvkov na potoku Smolník podstatne vyššie v okolí výtoku ban-ských vôd šachty Pech, čo svedčí o vyššom obsahu kovov v kyslých banských vodách uve-denej lokality. Hodnoty ťažkých kovov na ostatných lokalitách potoka Smolník sú porovna-teľné s hodnotami na Slovinskom potoku. Hodnoty ťažkých kovov na Rudnianskom potokusú nižšie (Angelovičová a Fazekašová 2014).

Poslednou hypotézou bol predpoklad, že pri štatistickom hodnotení (Spearmanov kore-lačný koeficient, klastrová analýza) vzťahov medzi vybranými toxickými prvkami, ktorépoukazujú na ich podobný/odlišný pôvod bude mať arzén v skupine hodnotených prvkovšpecifické postavenie (napr. nebude s ostatnými kovmi signifikantne korelovať). Výsledkykorelačnej analýzy poukázali na signifikantné závislosti medzi kovmi, ktoré sa do prostrediadostali ako výsledok dlhodobej banskej činnosti v regióne zameranej najmä na produkciu aspracovávanie medi (Lastincová et al. 2003, Wilcke et al. 2001). Michaeli a Boltižiar (2010)uvádzajú, že pri produkcii medi sa do prostredia ako sprievodný materiál dostávajú aj rezi-duá iných kovov ako nikel, železo, olovo alebo zinok. Klastrová analýza potvrdila blízkyvzťah týchto kovov. Naopak v prípade arzénu bola preukázaná závislosť len so železom.

- 121 -

Ako už bolo vyššie uvedené znečistenie zložiek prostredia arzénom na území strednéhoSpiša nie je spôsobené len antropogénnym vplyvom, ale má aj geochemický pôvod (Čurlík aŠevčík 1999). V štúdiách zameraných na hodnotenie kontaminácie pôdy sa taktiež nepotvrdi-li korelačné závislosti medzi arzénom a ďalšími hodnotenými kovmi (Demková et al. 2017).

ZáverV práci sme predstavili analýzu obsahu ťažkých kovov na 5 odberových miestach počas

4 rokov na vodnom toku Slovinského potoka v Strednospišskej zaťaženej oblasti. Celkovýobsah ťažkých kovov sa po útlme banských a spracovateľských prevádzok v povodí vodnéhotoku znížil s výnimkou dvoch anomálií, popísaných a zdôvodnených v texte práce. Extrémnevysoká nadlimitná hodnota arzénu na lokalite 1 vo všetkých rokoch je výsledkom kombiná-cie antropogénnej činnosti a geochemického pôvodu. Takisto nebola preukázaná žiadnakorelačná závislosť medzi arzénom a ostatnými sledovanými toxickými prvkami, čo pouka-zuje na jeho špecifické postavenie.

Výsledky práce dopĺňajú mozaiku analýz zaťaženia vodných tokov Strednospišskej oblastiťažkými kovmi. Rozširujú tak penzum informácií o miere zaťaženia jednotlivých zložiek ži-votného prostredia tejto oblasti. Sú využiteľné pre potreby samosprávy a relevantných štátnychinštitúcií pri plánovaní rozvoja a revitalizačných aktivít povodia Slovinského potoka. Kompa-rácia výsledkov s obdobím aktívnej prevádzky banských a úpravárenských kapacít doposiaľv tejto oblasti nebola realizovaná, použitie štatistických operácií umožnilo pochopiť vzájomnúzávislosť a vzťahy medzi jednotlivými ťažkými kovmi. Vzhľadom na stav všetkých zložiekživotného prostredia je nevyhnutné vykonávať v oblasti pravidelný monitoring, ktorý by včasodhalil prípadné ohrozenie a umožnil tak prijať adekvátne opatrenia na nápravu tohto stavu.

Na zistené skutočnosti v práci je možné nadviazať vo viacerých oblastiach. Plánujemerozšíriť výskum obsahu ťažkých kovov na ďalších vodných tokov v Strednospišskej zaťaže-nej oblasti, ako aj pokračovať vo výskume na samotnom Slovinskom potoku. Na tomto úze-mí sa chceme zamerať aj na analýzu obsahu ťažkých kovov v samotných riečnych sedimen-toch vodného toku ako aj v pôde v povodí Slovinského potoka, za účelom získania komplex-nejšieho pohľadu na zaťaženie územia ťažkými kovmi.

LiteratúraANDRÁŠ, P., KRNÁČ, J., KHARBISH, S., DIRNER, V. 2013: Distribúcia vybraných ťažkých

kovov na haldových poliach Cu ložiska Ľubietová. In:Mineralia Slovaca, 45, 213-224.ANGELOVIČOVÁ, L., FAZEKAŠOVÁ, D. 2014: Contamination of the soil and water

environment by heavy metals in the former mining area of Rudňany (Slovakia). Soil andWater Research, 9, 1, 18-24.

ÁRVAY, J., DEMKOVÁ, L. HAUPTVOGL, M., MICHALKO, M., BAJČAN, D.,STANOVIČ, R., TOMÁŠA, J., HRSTKOVÁ, M., TREBICHALSKÝ, P. 2017: Assess-ment of environmental and heath risks in former polymetallic ore mining and smeltingarea, Slovakia. Spatial distribution and accumulation of mercury in four different ecosys-tems. Ecotoxicology and environmental safety, 144, 236-244.

BAJTOŠ, P., ZÁHOROVÁ, Ľ. 2007: Monitoring vplyvov na životné prostredie v rizikovýchoblastiach ťažby magnezitu, mastenca a rudných ložísk, Čiastková správa za rok 2007.Spišská Nová Ves: MŽP SR a ŠGÚ DŠ, 1-35.

BÁLINTOVÁ, M., JUNÁKOVÁ, N., SINGOVSZKÁ, E. 2009: Hodnotenie kvality vodyv potoku Smolník ovplyvnenej starými banskými záťažami. In 12th International Scienti-fic Conference, Brno: AN CERM, 14-27.

ČECH, V., KROKUSOVÁ, J. 2017: Utilisation of environmentally degraded area by miningactivity: a case study of Slovinky tailing impoundment in Slovakia. Acta MontanisticaSlovaca, 22, 2, 180-192.

ČECH, V., KROKUSOVÁ, J., KUNÁKOVÁ, L. 2011: Odkalisko Slovinky pri Krompachoch(geografické aspekty environmentálnej záťaže). Folia geographica, 52, 17, 64-81.

- 122 -

ČURLÍK, J., ŠEFČÍK, P. 1999: Geochemical Atlas of the Slovak Republic. Part V: Soils.Bratislava: Ministry of Environment.

DEMKOVÁ, L., ÁRVAY, J., BOBUĽSKÁ, L., TOMÁŠ, J., STANOVIČ, R., LOŠÁK, T.,HARANGOZO, Ľ., VOLLMANNOVÁ, A., BYSTRICKÁ, J., MUSILOVÁ, J.,JOBBÁGY, J. 2017: Accumulation and environmental risk assessment of heavy metals insoil and plants of four different ecosystems in a former polymetallic ores mining and smel-ting area (Slovakia). Journal of Environmental Science and Health, Part A. 52, 479-490.

DEMKOVÁ, L., JEZNÝ, T., BOBUĽSKÁ, L. 2017: Assessment of soil heavy pollution informer mining area – before and after the end of mining activities. Soil and Water Re-search, in press.

FRANKOVÁ, H., ČMIELOVÁ, L., KLIMKO, T., LACKOVÁ, E., ANDRÁŠ, P., 2012:Comparative study of Cu, As and Sb toxicity between dump-fields of anandoned Cu-deposits Ľubietová and Špania Dolina (Central Slovakia). Carpathian Journal of Earthand Environmental Sciences, 7, 4, 79-88.

HRONEC, O., TOTH, J., HOLOBRADÝ, K. 1992: Exhaláty vo vzťahu k pôdam a rastlinámvýchodného Slovenska. Bratislava: Príroda, a. s.

HUDÁČEK, J. 1998: Komplexné geologické zhodnotenie útlmového ložiska Rudňany. Brati-slava: MŽP SR a Geologická služba SR.

HUDÁČEK, M., ANTAL, B., ZLOCHA, M. 2000: Vplyv banskej činnosti na vybrané zlož-ky životného prostredia v oblasti stredného Spiša. Podzemná voda, 2, 198-209.

JESENSKÝ, M. 2016: Dějiny alchymie v Českých zemích, v Polsku a na Slovensku. Bratisla-va: CAD Press.

JURKOVIČ, Ľ., ŠOTTNÍK, P., LALINSKÁ-VOLEKOVÁ, B., VOZÁR, J., PETRÁK, M.,TÓTH, R. 2012: Identifikácia environmentálnych rizík z antropogénnych sedimentov(Odkalisko-Slovinky). Sanační technologie, 15, 125-127.

KROKUSOVÁ, J., ČECH, V., KUNÁKOVÁ, L., BLAHÚT, M. 2013: Impact of air pollu-tion on the environment in the Krompachy town (Slovakia). In: 13th international multi-disciplinary scientific geoconference SGEM 2013, 651-658.

KUBINSKÝ, D., WEIS, K., LEHOTSKÝ, M., FUSKA, J., POKRÝVKOVÁ, J. 2015: Vo-lumetric and landscape-ecological diachronic analysis of a historical artificial water reser-voir Evička in Slovakia. Jordan journal of earth and environmental sciences. 7, 2, 95-102.

KUBINSKÝ, D., WEIS, K., LEHOTSKÝ, M. 2014: Changes in ecosystems and retentioncharacteristics of the Belianska water reseirvoir and surrounding area. Geografický časo-pis, 66, 161-175.

KUČEROVÁ, G., OZDÍN, D., LALINSKÁ-VOLEKOVÁ, B. 2013: Primárny nízkotermál-ny delafossit (CuFeO2) z odkaliska Slovinky (Slovensko). Bulletin mineralogicko-petrologického oddělení Národního muzea v Praze, 21, 1, 78-83.

LASTINCOVÁ, J., POSPIŠILOVÁ, L., MATUSKOVA, L., KADEROVA, E., BEINROHR,E. 2003: Determination of total contents of Cd, Pb, Cr, Ni, As, Cu, Zn, Co, V, Mo insome Slovak soils. Chemical Papers, 57, 131-135.

LEHOTSKÝ, M., GREŠKOVÁ, A., HANUŠIN, J. 2002: Hydroekologický plán povodia Horná-du. Ekologické hodnotenie pre časť „C“ – ochrana vodného bohatstva. Bratislava: Ekovid.

LEPEŠKA, T. 2010: Integrovaný manažment povodí v horských a podhorských oblastiach.Zvolen: TU vo Zvolene.

LEPEŠKA, T. 2013: Hydric potential of selected river basins in Slovakia. Ecohydrology &Hydrobiology, 13, 201-209.

LEPEŠKA, T. 2016: The Impact of Impervious Surfaces on Ecohydrology and Health in UrbanEcosystems of Banská Bystrica (Slovakia). Soil & Water Research, 11, 1, 29–36.

LI, W., ZHANG, X., WU, B., SUN, S., CHEN, Y., PAN, W., ZHAO, D., CHENG, S. 2008:A comparative analysis of environmental quality assessment methods for heavy metal-contaminated soils. Pedosphere, 18, 3, 344-352.

- 123 -

LIŠČÁK, P., KLUKANOVÁ, A., JÁNOVÁ, V. 2011: Čiastkový monitorovací systém geo-logických faktorov životného prostredia Slovenskej republiky, Vplyv ťažby na životné pro-stredie. Bratislava: ŠGÚ DŠ.

MICHAELI, E., BOLTIŽIAR, M. 2010: Selected localities of environmental loades in envi-ronmentally loaded areas in Slovakia. Geographical Studies, 52, 638-643.

NEETU, S., DEBAJIT, S., JYOTI, P., PARTHA, D., DANDADHAR, S. 2016: Impact ofacid mine drainage on hematological, histopathological and hemotoxic effects in goldenmahaseer, Tor putitora. Journal of Environmental Biology, 37, 4, 509-515.

PETRÁK, M., KUČEROVÁ, G., TÓTH, R., LALINSKÁ-VOLEKOVÁ, B., ŠOTTNÍK, P.,JURKOVIČ, Ľ., VOZÁR, J., HILLER, E. 2011: Mineralogické a geochemické hodnote-nie materiálu odkaliska Markušovce. Mineralia Slovaca, 43, 4, 395-408.

R CORE TEAM R., 2012: A language and environment for statistical computing. Vienna:R Foundation for Statistical Computing.

SINGOVSZKÁ, E., BÁLINTOVÁ, M., DEMČÁK, S., PAVLIKOVA, P. 2017: Metal pollu-tion indices of bottom sediment and surface water affected by acid mine drainage. Me-tals, 7, 8, 284.

ŠIMO, E., ZAŤKO, M. 1980: Typy režimu odtoku. Mapa 1:500 000. In Mazúr, E., ed. AtlasSlovenskej socialistickej republiky. Bratislava: SAV a SÚGK.

ŠOTTNÍK, P., JURKOVIČ, Ľ ., VOZÁR, J., LALINSKÁ-VOLEKOVÁ, B. 2011: Geoche-mical and mineralogical evaluation of Slovinky tailing impoundment material (Slovakia).In 11th International Multidisciplinary Scientific GeoConference, SGEM 2011, 375-380.

TÓTH, R., HILLER, E., PETRÁK, M., JURKOVIČ, Ľ, ŠOTTNÍK, P., VOZÁR, J.,PEŤKOVÁ, P. 2013: Tailings impoundments Markušovce and Slovinky: Application ofthe methodology for evaluation of impoundment sediments from ore processing on themodel impoundments. Mineralia Slovaca, 45, 125-130.

WILCKE, W., KRAUSS, M., KOBZA, J., ZECH, W. 2001: Quantification of anthropogeniclead in Slovak forest and arable soils along a deposition gradient with stable lead isotoperatios. Journal of Plant Nutrition and Soil Science, 164, 303-307.

YI, Y., YANG, Z., ZHANG, S. 2011: Ecological risk assessment of heavy metals in sedi-ment and human health risk assessment of heavy metals in fishes in the middle and lowerreaches of the Yangtze River basin. Environmental Pollution, 159, 10, 2575-2585.

Príspevok je súčasťou riešenia Grantového projektu KEGA č. 027PU-4/2017.

Adresy autorov:PaedDr. Pavel Hronček, PhD.Technická univerzita v Košiciach,Fakulta BERG, Ústav zemských zdrojov,Oddelenie montánneho a geoturizmu,Nemcovej 32, 042 00 KošiceSlovenskopavel.hronček@tuke.sk

RNDr. Vladimír Čech, PhD.Prešovská univerzita,Fakulta humanitných a prírodných vied,Katedra geografie a aplikovanejgeoinformatiky,Ulica 17. Novembra 1, 081 16 PrešovSlovenskovladimir.cech@unipo.sk

RNDr. Juliana Krokusová, PhD.Prešovská univerzita,Fakulta humanitných a prírodných vied,Katedra geografie a aplikovanejgeoinformatiky,Ulica 17. Novembra 1, 081 16 PrešovSlovenskojuliana.krokusová@unipo.sk

RNDr. Lenka Demková, PhD.Prešovská univerzita,Fakulta humanitných a prírodných vied,Katedra ekológie,Ulica 17. Novembra 1, 081 16 PrešovSlovenskolenka.demkova@unipo.sk